Тарелка для массообменных аппаратов

Тарелка для массообменных аппаратов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

Н. П. Рябченко, П. П. Любченков и Г. И. Беликова ю !

l ! !

Краснодарский политехнический инстит (73) Заявятеяь т 54)ТАРЕЛКА ДЛЯ МАССООБИЕННЫХ АППАРАТОВ

Изобретение относится к конструкциям массообменных аппаратов для взаимодеГ."твия пара(газа) с жидкостью в закрученном парожидкостном потоке и может быть применено в про5 цессах ректификации и абсорбции в пищевой, фармацевтической и химической промышленности.

Известна контактная тарелка, вклю-; чающая в себя полотно, выполненное в

10 виде усеченного конуса, центрального окна, над которым установлены обтекатель с многолопаточной решеткой (эавихрителем) (1 )

Известна также конструкция тарелки

lS с центральными окнами, над которыми установлен конический обтекатель с многолопаточным эавнхрителем, причем тарелки снабжены трубчатыми переливяыми н сепарационньвки системами 2 ).

Однако в известной тарелке жидкость стекает по периметру обтекателя неравномерно, так как любые неточности в горизонтальной установке обтекателя приводят к стеканию жидкости с одной стороны обтекателя, при этом паровой поток движется с другой стороны, Это ухудшает контакт фаз, распыление и приводит к возникникновению байпасов как по жидкости, так н по пару. Кроме того, мало время контакта фаз и не создаются условия задержки жидкости на тарелке.

Цель изобретения — создание такой конструкции тарелки, которая позволит обеспечить равномерное распределение жидкости по периметру обтекателя и устойчивый. ее распыл без подвода механической энергии.

Эта цель достигается тем, что в тарелке для массообменных аппаратов обтекатель выполнен с просечными элементами, расположенными по концентрическим окружностям, при этом просечные элементы центрального ряда направлены к периферии тарелки по направлению движения газового потока, а про865310 ф просечные элементы 9 часть газового потока направляется в кольцевой проход между обтекателем 4 и направляющим конусом 8. Эта часть газового по5 тока создает в выходном срезе кольцевого прохода равномерное направленное движение жидкости и первоначальное ее распыление.

Часть жидкости инжекционно засасыщ, вается через просечные элементы 10 в пространство многолопаточного эавихрителя 5. Газ, направленный лопастями по окружности, захватывает жид кость и распыляет ее. При этом образуется газожидкостный поток, Выходящий из многолопаточного эавихрителя 5 газожидкостный поток подхватывает частично распыленную жидкость, вытекающую иэ кольцевого прохода между обтекателем 4 и направляю20 щим конусом 8, и распыляет жидкость в радиальном направлении.

Поскольку газовый поток вращается, то и жидкость приобретает враща2S тельное движение. Возникают центробежные силы, которые усиливают радиальное движение капель жидкости.

Последние тангенциально ударяются о стенку корпуса 1 и образуют вращающееся параболическое кольцо жидкоси ти, которое занимает всю поверхнность

30 корпуса 1 между полотном тарелки 2 и верхним кольцом сепараторного устройства 6. е- Нижняя часть вращающегося кольца

З жидкости находится в рециркуляционе- ном зазоре 13, статическое давление в котором больше, чем давление в зазоре 12, за счет наличия вращающегося кольца жидкости на стенке корпуса 1. Возникает циркуляция жидкости через зазоры 13 и 12 месяцу полотном тарелки 2 и плоским кольцом 11. сечные элементы периферийного ряда направлены к центру тарелки, При этом многолопаточный завихритель установлен в центральной части обтекателя и снабжен прикрепленным к нему плоским .циркуляционным кольцом, установленным над полотном тарелки.

При этом сепарационная система выполнена из установленных одно над другим плоских колец, диаметры которых увеличиваются снизу вверх.

Кроме того, переливная система снабжена заборными патрубками, нанрав ленными по касательной и циркуляционному кольцу против направления лопаток завихрителя, На фиг. 1 схематично показан аппа рат с тарелкой, вертикальный разрез; на фиг, 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 2; на фи . 4 — обтекатель; на фиг. 5 - раз рез R-В на фиг. 4.

Тарелка для массообм нных аппаратов состоит из корпуса 1 плоского по лотна тарелки 2 с центральным окном 3 (с отбортованным краем), над которым установлены конический обтекатель 4 с многолопаточным завихрителем 5 и сепараторное устройство 6. Плоское полотно 2 снабжено переливкой, системой 7, обеспечивающей подачу жидкост в центр обтекателя.

Над обтекателем 4 установлен направляющий конус 8, образующий с ним кольцевой проход для жидкости. В обт кателе 4 под направляющим конусом между лопатками завихрителя 5 выполи ,ны просечные элементы 9 и 10 типа чешуек. Иноголопаточный завихритель

5 прикреплен к плоскому циркуляционному кольцу ll, установленному над тарелкой, охватывающему центральное окно тарелки и образующему с его отбортованным краем циркуляционный зазор 12 и 13. Переливная система 7 снабжена заборными патрубкамн 14,направленными против направления вращенния жидкости.

Аппарат работает следующим образом.

Жидкость поступает через переливную систему 7 и стекает в центральную so часть обтекателя 4. Под действием силы тяжести она сливается в кольцевой проход между обтекателем 4 и направляккцим конусом 8.

Газовый поток поступает снизу через у центральное окно 3, проходит через многолопаточный эавихритель 5 и приобретает вращательное движение, Через

Циркуляционная жидкость, выходящая из зазора 12, формируется газовым потоком в виде вращающейся пленки, движущейся по плоскому кольцу ll к корпусу 1. При этом она не смешивается с основным распыленным потоком жидкости и, достигнув стенки корпуса 1, увеличивает скорость вращения параболического кольца жидкости.

Перетекание жидкой фазы с вышележащей тарелки на нижележащую осуществляется через трубчатую переливную систему 7, снабженную заборными патрубками 14. Последние направлены

8653 против вращения параболического кольца жидкости, что позволяет. умень-, шить необходимую высоту переливной системы за счет направления жидкости в переливную систему 7 с некоторым динамическим давлением, Паровой поток проходит через сепараторное устройство б, отделяет от капель жидкости и поступает на вышележащую тарелку. 10

На вышележащей тарелке взаимодействие жидкости и газа повторяется, Везде, где осуществляется контакт жидкости и пара, происходит процесс массообмена. 15

При этом выделяют следующие зоны взаимодействия фаз:

1. В пространстве между плоскостями многолопаточного эавихрителя 5.

1 as контактирует с жидкостью, стекающей через просечные элементы 10 и ноднимающейся через циркуляционный зазор

12. Высокая скорость газа обусловливает интенсивное .взаимодействие фаз, 2, На выходном срезе кольцевого прохода между обтекателем 4 и направляющим конусом 8. Жидкость движется по обтекателю, а гаэ выходит через просечные элементы 9. Происходит подсос жидкости и ее предварительное рас30 пыление. Так как просечные элементы

9 расположены по всему периметру обтекателя 4, то газовый поток производит подсос жидкости по всему периметру, что обеспечивает равномерное движение жидкости по периметру зазора между обтекателем 4 и направляющим конусом 8.

3. Меж„у торцами многолопаточного завихрителя 5 и стенкой корпуса. Тах как жидкость предварительно распылена, 4О то в этой области удается достичь тонкое распыление жидкой фазы, а следовательно, достичь максимальной поверхности контакта и турбулизации фаэ. Кроме того, в этой зоне наблю- 45 дается удар капель о стенку корпуса что интенсифицирует процесс массообмене, 4. На плоскостях сепараторного устройства 6. Сепарирующаяся жидкость 5о образует пленку, которая также взаимодействует с газом.

Формула изобретения

2. Тарелка по п. 1, о т л и ч а ю1ц а я с я тем, что многолопаточный эавихритель установлен в центральной части обтекателя и снабжен прикрепленным к нему плоским циркуляционным кольцом, установленным над полотном тарелки.

3. Тарелка по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что сепарационная система выполнена из установленных друг над другом нлоскнх колец с диаметром, увеличивающимся снизу вверх»

4. Тарелка по п.l, о т л и ч а ющ а я с я тем, что переливная система снабжена заборными патрубками, на направленными по касательной к циркуляционному кольцу против направления лопатой эавихрителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 415022р кл. В 01 0 3/30„ 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

У э88996, кл. В 01 0 3/26, 1976 (прототип).

Таким образом, в предлагаемой тарелке весь объем заполнен зонами ин55 тенсивного массообмена, улучшено распределение жидкости по периметру обтекателя за счет сочетания обтекателя

4 с направляющим концом 8 и снабжеlO 6 ния обтекателя 4 прос чными элементами 9 и 10. Время и поверхность контакта фаз увеличены за счет рециркуляции н устойчивого распыления жидкости в широком диапазоне нагрузок, Экономический эффект от внедрения предлагаемой тарелки получают эа счет увеличения разделяющей способности тарелки, обеспечения устойчивого режима рабрты тарелки в широксм диапазоне нагрузок по жидкости пару, 1. Тарелка для массообменных аппаратов, состоящая из полотна, снабженного ного центральным окном с отбортованным краем, над которым установлен многолопаточный завихритель с обтекателем и направляющим конусом, переливной и сепарационной систем, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью равномерного распределения жидкости по периметру обтекателя и устойчивого ее распыла беэ подвода механической энергии, обтекатель выполнен с просечными элементами, расположенньмн по концентрическим окружностям,при этом просечные элементы центрального ряда направлены к периферии тарелки по направлению движения газового потока, а просечные элементы периферийного ряда направлены к центру тарелки.

865310

Составитель А. Сондор

Редактор С. Родикова Техред M.Ðåéâåñ КорректорЛ. Бокшан

Заказ 7916/9 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб.z д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4